A fejed felett a levegő láthatatlan zuhanyokkal él. Az űrből származó erőteljes részecskék folyamatosan elérik a fölött lévő légkört, és szubatomi kaszkádot hoznak létre, amely közel fénysebességgel lefelé hajt. A magas szintű víz Cherenkov (HAWC) obszervatóriumának feladata annak kiderítése, hogy honnan származnak ezek a lesüllyedések és a világegyetemről, egy távcső, amely 300 óriás tisztított víztartályból áll, a mexikói Sierra Negra vulkán csúcsa közelében.
A HAWC célja, hogy megtalálja a legmagasabb energiájú jelenségeket a kozmoszban; ideértve az egzotikus csillagokat, a szupermasszív fekete lyukakat és a pusztító sötét anyagot. Az ilyen jelenségek gamma-sugarakat, fotonokat, amelyeknek az optikai fény energiája több mint trilliószorosa, és a kozmikus sugarak atom atommagokat töltöttek fel, amelyek hétszer olyan energiájú energiával rendelkeznek, mint a nagy hadonder ütközõjén összetört protonok. Mindkettő eredetét sok rejtély rejti körül, ezért a HAWC folyamatosan figyeli az ég nagy részét annak reményében, hogy néhányat kibont.
Amikor egy rendkívül nagy energiatartalmú részecske belép a Föld légkörébe, és levegőmolekulává összeomlik, a kapott reakció új szubatomi részecskéket hoz létre. Ezek mindegyike hatalmas energiát tartalmaz, és így továbbra is összetörik és reagálnak, és további részecskéket termelnek egy folyamatosan növekvő lavánban, amely körülbelül 100 méter átmérőjű körben szétterül, amikor a talaj elérkezik. Ez a részecskezuhany áthalad a távcső tartályán, ha gyorsabban halad, mint a víz sebessége (ami körülbelül háromnegyede a vákuumban levő sebességének), és ezzel létrehozza a hangszóró optikai egyenértékét - az ultraibolya fény kitörését, amelyet Cherenkov sugárzásnak hívnak. Annak pontos meghatározásával, hogy mikor és mikor találkoznak a részecskék a tisztított víztartályok sorozatával, a kutatók meghatározhatják, hogy az égben hol található a forrás.
Körülbelül 20 000 ilyen zápor van felvéve másodpercenként a HAWC-n, de szinte mindegyik kozmikus, nem gamma sugara. Mivel a kozmikus sugarak töltöttek, az univerzumon keresztüli repülési útjukat a mágneses mezők megváltoztatják, azaz a kiindulási pontjuk nem meghatározható. A gammasugarak sokkal ritkábbak - a HAWC napi mintegy 1000-et lát el -, de egyenes vonalba mutatnak a forrásukhoz. A korábbi gamma-távcsöveknek általában az ég meghatározott pontjaira kellett irányulniuk, gyakran csak azután, hogy a kutatókat figyelmeztették az ott zajló nagy energiájú jelenségekre. Mivel a HAWC mindig az univerzumba néz, nagyobb esélye van arra, hogy felvegye ezeket a ritka villanásokat.
A 2015 márciusában befejeződött csillagvizsgáló nemrégiben kiadta első évének adatait - az égtérképet, amely mintegy 40 szuperfényes forrást tárt fel, sok a Tejút galaxisunkból. "Ezek nem a teljes értékű csillagok" - mondta Brenda Dingus, a Los Alamos Nemzeti Laboratórium fizikusa, a HAWC szóvivője.
A legtöbb szupernóva maradvány, egy hatalmas robbanás következménye, amely egy hatalmas csillag halálakor következett be. Ahogy ezeknek a robbanásoknak a lökéshullámai kifelé terjednek, nagy sebességgel összeomlanak a környező gázba és porba, gamma-sugárzást generálva - ez egy folyamat, amely évtizedekig folytatódhat. A HAWC csapata reméli, hogy felfedezi a szupernóva maradványait evolúciójának különféle szakaszaiban, és összekapcsolja adatait más, különböző hullámhosszon működő távcsövek adataival, hogy kitalálja ennek a komplex folyamatnak a részleteit. Mivel a szupernóva maradványai erőteljes mágneses mezőkkel rendelkeznek, csapdába ejtik és felgyorsítják a töltött részecskéket, és kozmikus sugarakat képeznek. A legtöbb kozmikus sugarat úgy gondoljuk, hogy ilyen helyekről származik, de pulzátorok is előállíthatják - gyorsan forgó szuper-sűrű sugárnyalábot bocsátó neutroncsillagok - és egymással keringő fekete lyukak. A HAWC segít a kutatóknak meghatározni e különféle kozmikus részecskegyorsítók teljes teljesítményét.
A HAWC adatok számos fényes tárgyat is tartalmaznak, amelyek kívül vannak a galaxison. Mivel olyan messze vannak, ezeknek a forrásoknak olyan fényeknek kell lenniük, mint az univerzum fényszórói. Néhányan aktív galaktikus magok, fiatal galaxisok, amelyek központi szupermasszív fekete lyukán egy hatalmas gáz- és porzsír él. Ahogy az anyag a fekete lyuk körül forog, felmelegszik, és óriási sugárzási sugárkat szabadít fel. A HAWC látta, hogy ezek a struktúrák rendszeresen felgyulladnak, de pontosan miért nem történik ez, továbbra sem ismert.
A megfigyelőközpont azt is reméli, hogy észlel a gamma-sugárzásokat, amelyek az ismert világegyetem legintenzívebb jelenségei. Azt gondolták, hogy amikor egy szupermasszív csillag egy fekete lyukba zuhan, ezek a robbanások néhány másodperc alatt ugyanannyi energiát bocsátanak ki, mint a mi napunk teljes élettartama alatt. Mivel annyira átmeneti jellegűek, a tudósoknak nehéz volt őket tanulmányozni, de a HAWC-nek - amely folyamatosan megfigyeli az égboltot - várhatóan legalább néhány évente megfigyelhető lesz.
Akkor ott van az igazán forradalmi dolog, amelyet a HAWC megfigyelhet. "A sötét anyag lenne a legmenőbb dolog, amit megtalálni lehet" - mondta Dingus.
Noha a tudósok láthatják ennek a furcsa anyagnak az univerzum gravitációs hatásait, a sötét anyag nem generál elektromágneses sugárzást, és így nem jelenik meg a szokásos távcsövekben. Egyes teoretikusok azonban úgy gondolják, hogy a sötét anyag részecskék összeakadhatnak és megsemmisülhetnek, ami egy olyan eljárás, amelynek gamma-sugarakat kell generálnia. Azokban a helyeken, mint például a törpe gömbölyű galaxisok, amelyek szinte teljes egészében sötét anyagból készülnek, ennek a megsemmisítésnek folyamatosan előfordulnia kell. Eddig senki sem látott jelentős gamma-sugárzást ezekből a halvány, kicsi galaxisokból, ám folyamatosan újakat fedeznek fel, és ezzel feltehetően fel lehet rejteni a csillagászat egyik legnagyobb rejtélyét.
Minél hosszabb ideig néz ki a HAWC az univerzumba, annál mélyebbek és részletesebbek lesznek megfigyelései. A obszervatórium kezdeti terve a tervek szerint 2020-ban ér véget. "Ha azonban látunk valami hűvös képet, akkor talán hosszabb ideig futunk" - mondta Dingus.
